CN107305936B - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

提供了一种二次电池，所述二次电池包括：电极组件；壳体，容纳电极组件；盖组件，结合到壳体的顶部。盖组件包括安全孔和上盖。上盖在其表面上具有槽。安全孔包括向下突出的突出部，安全孔位于上盖的下面并且在突出部处电连接到电极组件。

Description

二次电池
本申请要求于2016年4月25日在韩国知识产权局提交的第10-2016-0050386号韩国专利申请的优先权和权益，该韩国专利申请的内容通过引用全部包含于此。
技术领域
本发明的实施例涉及一种二次电池。
背景技术
当遇到诸如短路或过充电的异常状况时，二次电池的内部温度可能升高，并且在二次电池中可能产生气体，导致二次电池的内部压强增加。
例如，当锂二次电池过充电时，电解质分解并释放诸如二氧化碳或一氧化碳的气体，导致二次电池的内部压强的增加。另外，当过电流由于过放电或短路而在二次电池中流动时，内部温度升高，将电解质转换成气体(例如，转换成气体状态)。因此，二次电池的内部压强和内部温度会增加，并且可能存在燃烧的风险，导致严重的安全相关的问题，并且最终使二次电池的整体性能和寿命特性劣化。
发明内容
本发明的实施例提供了一种具有改善的稳定性的二次电池。
本发明的上述和其它方面将在本发明的示例性实施例的以下描述中进行描述，或者将通过本发明的示例性实施例的以下描述而清楚。
根据本发明的实施例，一种二次电池包括：电极组件；壳体，容纳电极组件；盖组件，结合到壳体的顶部。盖组件包括安全孔和上盖。上盖在其表面上具有槽。安全孔具有向下突出的突出部，安全孔位于上盖的下面并且在突出部处电连接到电极组件。
上盖可以包括与安全孔接触并结合到安全孔的凸缘部、从凸缘部突出的多个桥接部以及位于桥接部的内边缘处并结合到桥接部的板部。
槽可以位于凸缘部的表面上。
凸缘部可以具有环形形状，槽可以根据凸缘部的形状布置。
槽可以彼此连接使得其形成连续的槽，或者槽中的一些槽可以彼此间隔开。
桥接部中的每个桥接部的表面上可以有槽中的至少一个槽。
桥接部可以将凸缘部与板部彼此连接，槽可以位于桥接部与凸缘部之间的边界处。
槽可以位于板部的表面上。
板部可以具有圆板形状，槽可以在板部的中心处接合并且可以以Y形的构造来布置。
槽可以彼此连接使得其形成连续的槽，或者槽中的一些槽可以彼此间隔开。
如上所述，在根据本发明的实施例的二次电池中，槽设置在上盖的内表面或外表面上，并且上盖构造成当安全孔工作时破裂，使得可以容易地释放壳体中的内部气体，从而增加二次电池的稳定性并防止连锁破裂或爆炸。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其它特征将变得更加清楚，在附图中：
图1是根据本发明的实施例的二次电池的剖视图；
图2是示出图1中示出的二次电池中的上盖与安全孔之间的连接关系(例如，连接构造)的平面图；
图3是示出图2中示出的上盖与安全孔之间的连接关系的放大剖视图；
图4是示出根据本发明的另一实施例的二次电池中的上盖与安全孔之间的连接关系的平面图；
图5是示出图4中示出的二次电池中的上盖与安全孔之间的连接关系的放大剖视图；
图6是示出根据本发明的另一实施例的二次电池中的上盖与安全孔之间的连接关系的平面图；
图7是示出图6中示出的二次电池中的上盖与安全孔之间的连接关系的放大剖视图；
图8是示出根据本发明的另一实施例的二次电池中的上盖与安全孔之间的连接关系的平面图；
图9是示出图8中示出的二次电池中的上盖与安全孔之间的连接关系的放大的剖视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使得其可以由本领域技术人员容易地制造和使用。
将理解的是，当元件或层被称作“在”另一元件或层“上”、“连接到”或“结合到”另一元件或层时，该元件或层可以直接在所述另一元件或层上、直接连接到或结合到所述另一元件或层，或者也可以存在一个或更多个中间元件或中间层。当元件被称作“直接在”另一元件或层“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一元件或层时，不存在中间元件或中间层。例如，当第一元件被描述为“结合”或“连接”到第二元件时，第一元件可以直接结合或连接到第二元件，或者第一元件可以经由一个或更多个中间元件间接结合或连接到第二元件。相同的附图标记表示相同的元件。如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关列出项的任意和全部组合。此外，当描述本发明的实施例时，“可以”的使用涉及“本发明的一个或更多个实施例”。当诸如“……中的至少一个(种/者)”的表述位于一系列元件(要素)之后时，修饰整个系列的元件(要素)，而不是修饰该系列中的个别元件(要素)。另外，术语“示例性”意在表示示例或图例。如这里所使用的，术语“使用”及其变型可以被认为分别与术语“利用”及其变型同义。
将理解的是，尽管在这里可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应该受这些术语的限制。这些术语用来将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例实施例的教导的情况下，下面讨论的第一元件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分可以被称为第二元件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。在附图中，为了示出的清楚，可以夸大各种元件、层等的尺寸。
为了易于描述，在这里可以使用空间相对术语，诸如“在……之下”、“在……下方”、“下”、“在……上方”和“上”等，来描述如在附图中所示的一个元件或特征与另一(其它)元件或特征的关系。将理解的是，空间相对术语意在包含除了在附图中描绘的方位之外的装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为“在”其它元件或特征“下方”或“之下”的元件随后将被定位为“在”其它元件或特征“上方”或“之上”。因此，术语“在……下方”可以包含上方和下方两种方位。可以将装置另外定位(旋转90度或在其它方位处)，并应该相应地解释这里使用的空间相对描述语。
这里使用的术语是为了描述本发明的具体示例实施例的目的，而不意在限制所描述的本发明的示例实施例。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式的“一个(种/者)”也意在包括复数形式。还将理解的是，术语“包括”及其变型和/或“包含”及其变型时用在本说明书中时，说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
图1是根据本发明的实施例的二次电池的剖视图，图2是示出图1中示出的二次电池中的上盖与安全孔之间的连接关系(例如，连接构造)的平面图，图3是示出图2中示出的上盖与安全孔之间的连接关系的放大剖视图。
参照图1至图3，根据本发明的实施例的二次电池100包括电极组件110、容纳电极组件110的壳体120、结合到壳体120的顶开口的盖组件130以及将壳体120与盖组件130彼此紧密结合的衬垫190。
电极组件110包括第一电极板111、第二电极板112以及置于第一电极板111与第二电极板112之间的隔板113。电极组件110可以通过将包括第一电极板111、隔板113和第二电极板112的堆叠结构卷绕成凝胶卷(jelly-roll)构造而形成。在一些实施例中，第一电极板111可以用作正电极，第二电极板112可以用作负电极。然而，本发明不限于此，在其它实施例中，第一电极板111可以用作负电极，第二电极板112可以用作正电极。
第一电极板111通过在由诸如铝箔的金属箔形成的第一电极集流体上涂覆诸如过渡金属氧化物的第一电极活性材料而形成。第一电极接线片114附于第一电极板111。第一电极接线片114的一端电连接到第一电极板111，第一电极接线片114的另一端从电极组件110向上突出，并电连接到盖组件130。
第二电极板112通过在由金属箔(诸如铜箔或镍箔)形成的第二电极集流体上涂覆第二电极活性材料(诸如碳(例如，石墨))而形成。第二电极接线片115附于第二电极板112。第二电极接线片115的一端电连接到第二电极板112，第二电极接线片115的另一端从电极组件110向下突出，并且电连接到壳体120的底表面。
隔板113位于第一电极板111与第二电极板112之间，防止第一电极板111与第二电极板112之间短路，并允许锂离子移动。隔板113可以包括聚乙烯、聚丙烯或聚乙烯和聚丙烯的复合膜。
壳体120包括侧表面板121和底表面板122，侧表面板121是具有一定直径(例如，具有预定直径)的圆柱形体，形成容纳电极组件110的空间，底面板122密封侧表面板121的底端(或底部)。壳体120的顶开口是打开的，将要在电极组件110插入到壳体120中之后被密封。另外，圆缘部(beading portion)123形成在壳体120的上部处以防止电极组件110移动(例如，防止电极组件110在壳体120中移动)。另外，压褶部(crimping portion)124形成在壳体120的顶端处以将盖组件130和衬垫190固定到压褶部124。
盖组件130包括上盖140、结合到上盖140的下部(例如，下表面)的安全孔150、安装在安全孔150下面的下盖160以及置于安全孔150与下盖160之间的绝缘件170。此外，盖组件130还包括子板180，子板180固定到安全孔150的底表面，通过下盖160的底表面暴露，并电连接到第一电极接线片114。
上盖140具有将要电连接到外部电路的向上凸起的顶部。上盖140通过安全孔150和子板180电连接到电极组件110的第一电极接线片114。为了建立这种电连接，上盖140可以由诸如铝或钢的金属制成。
另外，当安全孔150反转以切断安全孔150与子板180之间的连接(例如，电连接)时，上盖140可以提供壳体120中的内部气体释放所通过的路径。
在一些实施例中，上盖140可以包括凸缘部141、桥接部142和板部143。
凸缘部141物理地电结合到安全孔150。凸缘部141可以是基本上环形的，并且可以被安全孔150夹紧并被紧固到安全孔150。
桥接部142从凸缘部141的内侧延伸以从凸缘部141向上突出。另外，桥接部142包括多个桥接部，以将凸缘部141连接到板部143。桥接部142包括在桥接部142的外表面上向内形成的槽142a。槽142a可以形成在桥接部142连接到凸缘部141的边界处。因此，当安全孔150由于壳体120中产生的内部气体导致的壳体120中压强增加而反转时，桥接部142由于内部气体的移动而在槽142a周围破裂。因此，板部143从其一侧开口，使得顺利地释放内部气体。因此，可以提高二次电池100的稳定性，并且可以通过防止热和压强传递到被串联/并联连接到二次电池100的相邻二次电池来防止连锁破裂或爆炸。
板部143通过桥接部142结合到凸缘部141(例如，桥接部142在板部143与凸缘部141之间延伸)。板部143在未形成桥接部142的区域处(例如，在桥接部142中的相邻的桥接部142之间的区域处)具有暴露的侧表面143a，当安全孔150在暴露区域处反转时，可以释放壳体120中的内部气体。另外，板部143基本上是平面的，以电连接到外部电路。
安全孔150具有圆形的板主体151和突出部152，板主体151与上盖140对应地成形，突出部152在板主体151的中心或大致中心处从板主体151向下突出。安全孔150通过穿过下盖160中心的突出部152来电连接到被固定在下盖160的底表面上的子板180。在一些实施例中，安全孔150的突出部152和子板180可以通过激光焊接、超声焊接、电阻焊接或其等同手段彼此焊接。
安全孔150安装成与凸缘部141(例如，上盖140的除了上盖140的向上突出部分之外的部分)紧密接触(例如，直接接触)，并且构造成当壳体120内部产生异常的内部压强时释放内部气体同时阻断电流流动。当壳体120中的内部压强变为等于或大于安全孔150的工作压强时，在安全孔150的突出部152由于壳体120中的内部气体而向上升起的同时，安全孔150与子板180电断开。
下盖160是圆形的板主体。开口161(例如，通孔)形成在下盖160的中心或大致中心处，安全孔150的突出部152穿过开口161。另外，绝缘层可以形成在下盖160的顶表面上。绝缘层可以使安全孔150与下盖160彼此绝缘(例如，可以使安全孔150与下盖160彼此电绝缘)。
绝缘件170置于安全孔150与下盖160之间，并且使安全孔150与下盖160彼此绝缘。绝缘件170可以由诸如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的树脂材料制成。
在正常时间(例如，在正常工作期间)，子板180结合在电极组件110的第一电极接线片114与安全孔150之间。此外，当壳体120中的内部压强等于或大于安全孔150的工作压强时，在子板180的被焊接到突出部152的部分撕裂的同时，子板180与安全孔150电断开。另外，当壳体120中的内部压强等于或大于比安全孔150的工作压强大的破裂压强时，安全孔150破裂。
在一些实施例中，子板180位于下盖160下面。子板180焊接在安全孔150的穿过下盖160的突出部152与第一电极接线片114之间。因此，子板180将第一电极接线片114和突出部152彼此电连接。如果壳体120中的内部压强增加，则安全孔150的突出部152反转，从而将子板180与安全孔150的突出部152电断开。因此，安全孔150可以与第一电极接线片114电断开。
衬垫190安装在壳体120的顶端开口处。例如，衬垫190被组装为使得其紧密地安装在上盖140和安全孔150的外周与壳体120的顶端开口之间。衬垫190可以防止盖组件130与壳体120分开。
在根据本发明的实施例的二次电池100中，上盖140包括槽142a，槽142a形成在凸缘部141与桥接部142之间，以使壳体120中的内部气体在安全孔150的工作期间由于上盖140的破裂而容易地释放，从而增加二次电池100的整体稳定性并防止或降低连锁破裂或爆炸的风险。
在下文中，将描述根据本发明的另一实施例的二次电池的构造。
图4是示出根据本发明的另一实施例的二次电池中的上盖与安全孔之间的连接关系的平面图，图5是示出图4中示出的二次电池中的上盖与安全孔之间的连接关系的放大的剖视图。
参照图4和图5，根据本发明的另一实施例的二次电池200包括电极组件110、容纳电极组件110的壳体120、结合到壳体120的顶端开口的盖组件230以及将壳体120与盖组件230彼此紧密结合的衬垫190。与前述实施例的组件相同或基本相似的组件由相同的附图标记表示，下面的描述会集中在本实施例与前述实施例之间的差异。
盖组件230可以包括上盖240、安全孔150、下盖160、绝缘件170和子板180。
上盖240可以包括凸缘部141、桥接部242和板部243。
桥接部242形成为从凸缘部141延伸。桥接部242包括从凸缘部141向上突出并且将凸缘部141与板部243彼此连接的多个桥接部。
板部243包括形成在其内表面上的槽243a。如图4的虚线所指示的，槽243a可以以特定图案(例如，以预定图案)沿着板部243的内表面形成。例如，槽243a形成为在板部243的中心或大致中心处接合在一起，以具有基本上“Y”形的构造。在一些实施例中，槽243a可以是完全连接的线(例如，可以是连续的槽并且可以是曲线)或中心断开的图案(例如，槽中的一些槽可以彼此间隔开)。在这些实施例中，如果安全孔150由于壳体120中的增加的内部压强而工作，则板部243可以由于在壳体120中产生的内部气体而破裂。板部243的破裂可以根据槽243a的形状而引起，板部243可以在板部243的中心区域向上突起的同时破裂。因此，内部气体可以通过上盖240容易地释放到壳体120的外部。
在下文中，将描述根据本发明的另一实施例的二次电池的构造。
图6是示出根据本发明的另一实施例的二次电池中的上盖与安全孔之间的连接关系的平面图，图7是示出图6中示出的二次电池中的上盖与安全孔之间的连接关系的放大的剖视图。
参照图6和图7，根据本发明的另一实施例的二次电池300包括电极组件110、容纳电极组件110的壳体120、结合到壳体120的顶端开口的盖组件330以及将壳体120与盖组件330彼此紧密结合的衬垫190。
盖组件330可以包括上盖340、安全孔150、下盖160、绝缘件170和子板180。
上盖340可以包括凸缘部341、桥接部242和板部143。
凸缘部341可以具有环形形状，并且可以被安全孔150夹紧并被紧固到安全孔150。此外，凸缘部341可以包括形成在其未夹紧且未紧固的区域处(例如，形成在凸缘部341的除了夹紧且紧固的区域之外的区域处)的槽341a。
槽341a可以根据凸缘部341的形状沿着凸缘部341的外表面以环形形状形成。槽341a可以是完全连接的线(例如，可以是连续的槽)或断开的图案(例如，槽中的一些槽可以彼此间隔开)。当安全孔150工作时，槽341a可以引起上盖340从凸缘部341破裂。因此，在壳体120中产生的内部气体可以使上盖340破裂，以然后移动到壳体120的外部。以这种方式，可以容易地释放内部气体。
在下文中，将描述根据本发明的另一实施例的二次电池的构造。
图8是示出根据本发明的另一实施例的二次电池中的上盖与安全孔之间的连接关系的平面图，图9是示出图8中示出的二次电池中的上盖与安全孔之间的连接关系的放大的剖视图。
参照图8和图9，根据本发明的另一实施例的二次电池400包括电极组件110、容纳电极组件110的壳体120、结合到壳体120的顶端开口的盖组件430以及将壳体120与盖组件430彼此紧密结合的衬垫190。
盖组件430可以包括上盖440、安全孔150、下盖160、绝缘件170和子板180。
上盖440可以包括凸缘部441、桥接部242和板部143。
凸缘部441可以具有环形形状，并且可以被安全孔150夹紧并紧固到安全孔150。此外，凸缘部441可以包括形成在其未夹紧且未紧固区域处(例如，形成在凸缘部441的除了夹紧其紧固的区域之外的区域处)的槽441a。
槽441a可以根据凸缘部441的形状沿着凸缘部441的内表面以环形形状形成。槽441a可以是完全连接的线(例如，可以是连续的槽)或断开的图案(例如，槽中的一些槽可以彼此间隔开)。当安全孔150工作时，槽441a也可以引起上盖440从凸缘部441破裂。因此，在壳体120中产生的内部气体可以使上盖440破裂，以然后移动到壳体120的外部。以这种方式，可以容易地释放内部气体。
尽管已经具体示出和描述了根据本发明的示例性实施例的二次电池，但是本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离由所附权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中做出形式和细节上的各种改变。

Claims (9)

1.一种二次电池，所述二次电池包括：
电极组件；
壳体，容纳电极组件；以及
盖组件，结合到壳体的顶部，盖组件包括安全孔和上盖，上盖在其表面上具有多个槽，所述多个槽具有比与其相邻的部分的厚度小的厚度，安全孔包括向下突出的突出部，安全孔位于上盖的下面并且在突出部处电连接到电极组件，
其中，上盖包括结合到安全孔并且被安全孔围绕且夹紧的凸缘部，凸缘部包括与安全孔的上表面直接接触的平坦的上表面和下表面，
其中，上盖还包括从凸缘部突出的多个桥接部以及位于所述多个桥接部的内边缘处并结合到所述多个桥接部的板部，并且
其中，所述多个槽中的至少一个槽形成在凸缘部与所述多个桥接部之间的边界处。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述多个槽中的一些槽位于凸缘部的表面上。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其中，凸缘部具有环形形状，所述多个槽中的所述一些槽根据凸缘部的形状布置。
4.根据权利要求3所述的二次电池，其中，所述多个槽中的所述一些槽彼此连接使得其形成一个连续的槽。
5.根据权利要求3所述的二次电池，其中，所述多个槽中的所述一些槽彼此间隔开。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述多个槽中的一些槽位于板部的表面上。
7.根据权利要求6所述的二次电池，其中，板部具有圆板形状，所述多个槽中的所述一些槽在板部的中心处接合并以Y形的构造来布置。
8.根据权利要求6所述的二次电池，其中，所述多个槽中的所述一些槽彼此连接使得其形成一个连续的槽。
9.根据权利要求6所述的二次电池，其中，所述多个槽中的所述一些槽彼此间隔开。
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